ВОЛНОВОДНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ Российский патент 2012 года по МПК H01P1/12 

Изобретение предназначено для работы в составе радиолокационных станций и, в частности, в сверхвысокочастотных волноводных трактах, которые связывают передатчик с антенной.

Назначением волноводных переключателей является транспортировка СВЧ-энергии от передатчика к антенному устройству или к другому устройству, например, к волноводной нагрузке (эквивалент антенны).

Известны волноводные переключатели, в которых переключение осуществляется посредством вращающегося ротора, имеющего внутри волновод специальной формы и жестко фиксированного в 2-х положениях в соответствии с задачей переключения (а.с. 741333 H01P/2, пат. США кл.333-7 №2769144, №2942208). В этих устройствах в момент переключения из-за постоянной времени на коммутацию СВЧ-энергии возникает большое K_ст U (коэффициент стоячей волны), т.е. появляется возможность короткого замыкания в волноводном тракте.

Наиболее близким техническим решением является переключатель, в котором привод жестко соединен с ротором переключателя, и в крайних положениях ротор удерживается фиксатором-упором (а.с. 227419 H01P 1/12). Данный переключатель, хотя и имеет фиксацию ротора в крайних положениях, в нем, в момент переключения, коммутируемые каналы перекрываются из-за постоянной времени, необходимого на переключение источника СВЧ-энергии. Возникает возможность короткого замыкания в волноводном тракте (см. фиг.3).

Задачей изобретения является предотвращение короткого замыкания в волноводном тракте при переключении волноводных каналов в переключателе, т.е. отключение СВЧ-энергии в момент, когда волноводные каналы ротора и корпуса переключателя перекрыты.

Сущность изобретения заключается в введении оригинального механизма вращения ротора волноводного переключателя. Для этого на корпусе переключателя на оси укреплен рычаг в виде кулисы с подпружиненным плунжером, взаимодействующим со штифтом, укрепленным на полумуфте с пазом, соединенной с ротором переключателя.

На выходной оси редуктора (привода поворота ротора) укреплен кулачок, взаимодействующий с двумя микровыключателями, каждый из которых вначале переключениям волноводных каналов отключает источник СВЧ-энергии, а в конце переключения каналов включает источник СВЧ-энергии. Кулачок подвижно соединен с ротором переключателя через полумуфту с выступом и полумуфту с пазом, при этом полумуфта с выступом имеет свободный ход относительно полумуфты с пазом не менее 30° до начала движения ротора переключателя.

Конструкция волноводного переключателя представлена на фиг.1 (схема кинематическая), фиг.2 (разрез А-А положение I и II по фиг.1) и фиг.3 (схема кинематическая прототипа).

Волноводный переключатель (фиг.1 и 2) состоит из:

1. Корпус переключателя

2. Ротор переключателя

3. Ось кулисы

7. Микровыключатель

8. Микровыключателъ

9. Упор

10. Упор

11. Редуктор (привода поворота ротора)

12. Кулачок

13. Полумуфта с выступом

14. Полумуфта с пазом

15. Штифт

16. Волноводные окна

17. Изогнутый волноводный канал

Волноводный переключатель состоит из корпуса 1 с волноводными окнами 16, в котором в шарикоподшипниках свободно вращается ротор 2. На корпусе 1 укреплены ось кулисы 3, на которой свободно вращается рычаг, состоящий из кулисы 4, плунжера 5 и пружины 6, микровыключатели 7 и 8, срабатывающие при поворотах ротора в крайние положения (I и II) за 3°…7° до упоров 9 и 10, и редуктор (привода поворота ротора) 11 с кулачком 12 и полумуфтой с выступом 13. На роторе 2, имеющем изогнутый волноводный канал 17, укреплены полумуфта с пазом 14 и штифт 15.

В полумуфте 14 выполнен паз, обеспечивающий свободный ход полумуфте с выступом 13 не менее 30°.

Волноводный переключатель, представленный на фиг.1 и 2, работает следующим образом. В исходном положении (фиг.2, А-А положение I) волноводные окна 16 корпуса 1 совмещены с изогнутым волноводным каналом 17 ротора 2. Ротор 2 удерживается на упоре 9 рычагом, состоящим из кулисы 4, с подпружиненным плунжером 5, усилием сжатия пружины 6 который взаимодействует со штифтом 15, укрепленным на полумуфте с пазом. Микровыключатель 7 находится во взаимодействии с кулачком 12, укрепленным на выходной оси редуктора (привода поворота ротора) 11.

Полумуфта с выступом 13 также укреплена на выходной оси редуктора 11, при этом ее выступ взаимодействует с пазом полумуфты 14, которая укреплена на оси ротора 2 и имеет свободный ход не менее 30° в сторону переключения каналов (фиг.1, стрелка, направление движения в сторону переключения каналов).

При подаче напряжения на двигатель редуктора 11 его выходная ось начинает вращаться в сторону переключения каналов. Кулачок 12 выходит из взаимодействия с микровыключателем 7, и подается команда на отключение источника СВЧ-энергии. В этот момент ротор 2 удерживается на упоре 9 рычагом, состоящим из кулисы 4 с подпружиненным плунжером 5, усилием сжатия пружины 6 до начала взаимодействия выступа полумуфты 13, укрепленной на оси редуктора 11, с пазом полумуфты 14, укрепленной на оси ротора 2, и имеющим свободный ход не менее 30°. Таким образом за время поворота полумуфты с выступом 13 на угол не менее 30° ротор 2 удерживается на упоре 9, что обеспечивает отключение источника СВЧ-энергии и предотвращает возможность короткого замыкания в волноводном тракте.

После поворота выступа полумуфты 13 на угол, равный свободному ходу не менее 30°, полумуфта с выступом вступает во взаимодействие с полумуфтой с пазом 14 и начинает поворачивать ротор 2 волноводного переключателя в сторону упора 10, т.е. происходит процесс переключения каналов. При этом до половины пути переключения редуктор 11 преодолевает усилие сжатия пружины 6, действующее на штифт 15 плунжером 5.

После прохождения ротором 2 половины пути действие сжатой пружины 6 на штифт 15 плунжером 5 меняется на противоположное и направлено в сторону движения ротора 2. Полумуфта 14 с пазом, укрепленная на роторе 2 и имеющая паз, который обеспечивает свободный ход не менее 30°, поворачивается вместе с ротором 2 под действием усилия, прилагаемого пружиной 6 на плунжер 5, взаимодействующий со штифтом 15, укрепленным на роторе 2, на угол свободного хода не менее 30°. Ротор 2 останавливается на упоре 10 и два волноводных окна 16 на корпусе переключателя 1 совмещаются с волноводным каналом 17 ротора 2, имеющим изогнутую форму (фиг.2, А-А положение II).

Кулачок 12, укрепленный на выходной оси редуктора 11, входит во взаимодействие с микровыключателем 8 за 3°…7° до остановки выступа полумуфты 13 в пазу полумуфты 14, укрепленной на роторе 2, который удерживается на упоре 10 рычагом, состоящим из кулисы 4 с подпружиненным плунжером 5, взаимодействующим со штифтом 15, укрепленным на роторе 2. Микровыключатель 8 подает команду на включение источника СВЧ-энергии после совмещения двух волноводных окон 16 корпуса 1 с изогнутым волноводным каналом 17 ротора 2, что предотвращает возможность короткого замыкания в волноводном тракте.

Технико-экономический эффект предлагаемого изобретения заключается в предотвращении короткого замыкания в волноводном тракте в момент переключения волноводных каналов, связывающих источник СВЧ-энергии с другими высокочастотными устройствами, что обеспечивает более высокую надежность работы всей системы в целом.

Изобретение предназначено для транспортировки СВЧ-энергии от передатчика к антенному устройству или к другому устройству, например к волноводной нагрузке. Технический результат - обеспечение защиты передатчика от короткого замыкания в волноводном тракте в момент переключения СВЧ-энергии. Для этого корпус переключателя снабжен дополнительным устройством, состоящим из рычага в виде кулисы (4) с подпружиненным плунжером (5), взаимодействующим со штифтом (15), укрепленным на полумуфте с пазом (14), соединенной с ротором переключателя (2), а на выходной оси редуктора (11) привода поворота ротора укреплены кулачок (12), взаимодействующий с микровыключателями (7) и (8), и полумуфта с выступом (13), подвижно соединенная с ротором через полумуфту с пазом (14), имеющую заданный свободный ход, достаточный для включения или отключения источника СВЧ-энергии. 3 ил.

Волноводный переключатель, содержащий корпус с волноводными окнами, ротор, имеющий изогнутый волноводный канал, редуктор привода поворота ротора и два микровыключателя, электрически связанные с источником СВЧ-энергии, отличающийся тем, что на корпусе переключателя укреплен рычаг, состоящий из кулисы с подпружиненным плунжером, который взаимодействует со штифтом, размещенным на полумуфте с пазом, соединенной с ротором, а на выходной оси редуктора привода поворота ротора укреплены кулачок, взаимодействующий с микровыключателями, и полумуфта с выступом, подвижно соединенная с ротором через полумуфту с пазом, имеющую заданный свободный ход, достаточный для отключения или включения источника СВЧ-энергии.